KR20210117641A - 렌즈 구동 장치 - Google Patents

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KR20210117641A
KR20210117641A KR1020200034103A KR20200034103A KR20210117641A KR 20210117641 A KR20210117641 A KR 20210117641A KR 1020200034103 A KR1020200034103 A KR 1020200034103A KR 20200034103 A KR20200034103 A KR 20200034103A KR 20210117641 A KR20210117641 A KR 20210117641A
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lens barrel
optical axis
piezoelectric element
axis direction
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KR1020200034103A
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황덕기
임준영
전재훈
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 실시예는 렌즈배럴; 상기 렌즈배럴 내에 배치되는 렌즈; 및 상기 렌즈배럴에 배치되는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 전압이 인가될 경우 상기 렌즈의 광축 방향에 수직인 방향으로 신축되는 압전소자와, 상기 압전소자에 배치되는 제1부재와, 상기 제1부재와 결합되고 상기 렌즈배럴에 배치되는 제2부재를 포함하고, 상기 렌즈배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동되고, 상기 제1부재의 길이 방향의 제1길이는 상기 제2부재의 길이 방향의 제2길이보다 짧은 렌즈 구동 장치에 관한 것이다.

Description

렌즈 구동 장치{Lens driving device}
본 실시예는 렌즈 구동 장치에 관한 것이다.
태블릿 PC나 스마트폰과 같은 휴대용 디바이스는 피사체로부터 영상정보를 획득하는 카메라 모듈을 구비하고 있다. 이러한 휴대용 디바이스의 카메라 모듈은 점점 고화소 및 고성능이 요구되고 있으며, 최근에는 오토 포커스(Auto focus, AF) 기능과 초점거리가 변경되면서 광학 줌(Optical zoom)이 가능한 제품이 출시되고 있다.
일반적으로 휴대용 디바이스에 구비되는 카메라 모듈은 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 오토 포커스 및/또는 광학 줌을 조절한다. 렌즈를 이동시키기 위해 카메라 모듈에 코일과 마그네트를 배치하여 전자력에 의해 렌즈를 이동시키는 보이스 코일 모터(Voice coil motor, VCM) 방식의 액츄에이터를 많이 이용하고 있다.
그러나, 기존 VCM 방식의 액츄에이터는 구동력이 약해 고배율 줌을 위한 롱 스크로크를 구현하기 어려운 문제가 있다.
또한, 기존 VCM 방식의 액츄에이터는 고배율 줌 조절을 위해 스트로크 길이를 증가시킬 경우 코일 및 마그네트의 크기도 함께 증가되어 카메라 모듈의 소형화가 어려운 문제가 있다.
또한, 기존 VCM 방식의 액츄에이터는 마그네트의 자계 간섭으로 인해 불필요한 전력이 소모되는 문제가 있다.
본 실시예는 압전 소자를 이용하여 롱 스트로크(long stroke)를 구현할 수 있는 렌즈 구동 장치를 제공하는 것이다.
또한, 지렛대 원리를 이용한 구동부를 통해 고배율, 고중량의 렌즈군을 빠르게 구동 가능한 렌즈 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 렌즈배럴; 상기 렌즈배럴 내에 배치되는 렌즈; 및 상기 렌즈배럴에 배치되는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 전압이 인가될 경우 상기 렌즈의 광축 방향에 수직인 방향으로 신축되는 압전소자와, 상기 압전소자에 배치되는 제1부재와, 상기 제1부재와 결합되고 상기 렌즈배럴에 배치되는 제2부재를 포함하고, 상기 렌즈배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동되고, 상기 제1부재의 길이 방향의 제1길이는 상기 제2부재의 길이 방향의 제2길이보다 짧을 수 있다.
또한, 상기 제1부재와 상기 제2부재가 형성하는 제1각도는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 가변될 수 있다.
또한, 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 상기 제1부재와 상기 제2부재가 형성하는 제1각도는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 상기 제1부재와 상기 제2부재가 형성하는 제2각도보다 작을 수 있다.
또한, 상기 제1부재와 상기 제2부재는 힌지 결합될 수 있다.
또한, 상기 렌즈배럴의 상기 광축 방향으로의 이동 거리는 상기 제1부재의 제1길이와 상기 제2부재의 상기 제2길이 사이의 비율에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 렌즈배럴의 상기 광축 방향으로의 이동 거리는 상기 제2부재의 수량에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 렌즈배럴의 외측에 배치되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징은 상판과, 상기 상판으로부터 연장되는 제1 내지 제4측판을 포함하고, 상기 구동부는 상기 하우징의 상기 제1측판에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1부재와 교차되도록 배치되는 제3부재와, 상기 제3부재와 결합되고 상기 제2부재와 교차되도록 배치되는 제4부재를 포함하고, 상기 하우징의 상기 제1측판은 상기 광축 방향으로 연장되는 슬릿을 포함하고, 상기 제1부재와 상기 제3부재의 제1교차점과 상기 제2부재와 상기 제4부재의 제2교차점은 각각 상기 하우징의 상기 제1측판의 상기 슬릿에 배치될 수 있다.
또한, 상기 렌즈배럴에 배치되는 제1핀과, 상기 렌즈배럴에 배치되고 상기 제1핀과 이격되는 제2핀을 포함하고, 상기 제1핀과 상기 제2핀은 상기 렌즈배럴의 상기 광축 방향으로의 이동을 가이드할 수 있다.
또한, 상기 압전소자의 하부와 상기 제1부재 사이에 배치되는 전극과, 상기 전극과 이격되는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극와 상기 센서 사이의 상기 광축 방향에 수직인 방향으로의 이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 제1이격 거리를 포함하고, 상기 제1이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향에 수직인 방향으로 상기 제1이격 거리보다 작은 제2이격 거리로 변화되고, 상기 렌즈 배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향으로 상기 압전소자로부터 멀어질 수 있다.
또한, 상기 제1부재에 배치되는 전극과, 상기 제2부재에 배치되고 상기 전극과 상기 광축 방향으로 오버랩되는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극와 상기 센서 사이의 상기 광축 방향으로의 이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 제3이격 거리를 포함하고, 상기 제3이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향으로 상기 제3이격 거리보다 큰 제4이격 거리로 변화되고, 상기 렌즈 배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향으로 상기 압전소자로부터 멀어질 수 있다.
본 실시예에 따른 카메라 모듈은 상기 렌즈 구동 장치를 포함할 수 있다.
본 실시예는 압전 소자를 이용하여 롱 스트로크(long stroke)를 구현할 수 있는 렌즈 구동 장치를 제공할 수 있다.
또한, 지렛대 원리를 이용한 구동부를 통해 고배율, 고중량의 렌즈군을 빠르게 구동 가능한 렌즈 구동 장치를 제공할 수 있다.
또한, 종래 VCM 방식의 액츄에이터의 이동 속도보다 10배 이상 빠른 렌즈 구동 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 제2부재의 제2길이에 따른 렌즈배럴의 광축 방향으로의 이동 거리를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합 또는 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 '연결', '결합', 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합', 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위)" 또는 "하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, "상(위)" 또는 "하(아래)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위)" 또는 "하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 하우징(100)을 포함할 수 있다. 하우징(100)은 렌즈 구동 장치의 외관을 형성할 수 있다. 하우징(100)은 하면이 오픈된 육면체 형상으로 형성될 수 있다.
하우징(100)은 렌즈배럴(200)의 외측에 배치될 수 있다. 하우징(100)은 렌즈배럴(200)을 수용할 수 있다. 하우징(100)은 절연 재질로 형성될 수 있다. 하우징(100)은 사출물로 형성될 수 있다. 하우징(100)은 상판(110)과, 상판(100)으로부터 연장되는 측판(120)을 포함할 수 있다. 측판(120)은 하우징(100)의 상판(110)의 가장자리로부터 아래로 연장될 수 있다. 측판(120)은 하우징(100)의 상판(110)의 엣지로부터 연장될 수 있다. 측판(120)은 제1측판(121)과 제2측판(122)과, 제1측판(121)의 반대편에 배치되는 제3측판과, 제2측판의 반대편에 배치되는 제4측판을 포함할 수 있다. 제1측판(121)에는 구동부(300)가 배치될 수 있다. 제1측판(121)과 렌즈배럴(200) 사이에는 구동부(300)가 배치될 수 있다. 제1측판(121)에는 슬릿(123)이 형성될 수 있다.
하우징(100)은 4개의 측부와, 4개의 측부 사이에 배치되는 4개의 코너부를 포함할 수 있다. 하우징(100)의 측부는 제1측부와 제2측부와, 제1측부의 반대편에 배치되는 제3측부와, 제2측부의 반대편에 배치되는 제4측부를 포함할 수 있다. 하우징(100)의 코너부는 제1측부와 제2측부 사이에 배치되는 제1코너부와, 제2측부와 제3측부 사이에 배치되는 제2코너부와, 제3측부와 제4측부 사이에 배치되는 제3코너부와, 제4측부와 제1측부 사이에 배치되는 제4코너부를 포함할 수 있다. 하우징(100)의 측부는 '측벽(lateral wall)'을 포함할 수 있다.
하우징(100)은 슬릿(123)을 포함할 수 있다. 슬릿(123)은 제1측판(121)에 형성될 수 있다. 슬릿(123)은 제1측판(121)을 광축에 수직인 방향으로 관통하는 홀일 수 있다. 슬릿(123)은 제1측판(121)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 슬릿(123)은 제1측판(121)에 광축 방향을 따라 형성될 수 있다. 슬릿(123)에는 제1부재(320)와 제3부재(250)가 교차되는 제3힌지부(380)이 배치될 수 있다. 슬릿(123)에는 제2부재(330)와 제4부재(360)가 교차되는 제4힌지부(390)가 배치될 수 있다. 슬릿(123)은 제3힌지부(380)와 제4힌지부(390)가 광축 방향으로 이동되는 통로일 수 있다. 슬릿(123)은 제3힌지부(380)와 제4힌지부(390)가 광축 방향으로 이동할 경우 제1측판(121)과의 마찰력을 줄여줄 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 렌즈배럴(200)을 포함할 수 있다. 렌즈배럴(200)은 하우징(100) 내에 배치될 수 있다. 렌즈배럴(200)은 하우징(100)의 상판(110) 아래에 배치될 수 있다. 렌즈배럴(200)은 하우징(100)의 측판(120) 내에 배치될 수 있다. 렌즈배럴(200)은 내부에 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈배럴(200)은 내부에 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈배럴(200)은 렌즈가 수용되는 홀을 포함할 수 있다. 렌즈배럴(200)은 구동부(300)에 의해 렌즈의 광축 방향으로 이동될 수 있다. 이를 통해, 오토 포커스(Auto focus)기능을 수행할 수 있다. 또한, 주밍(Zooming)을 수행할 수 있다.
렌즈배럴(200)은 육면체 형상으로 형성될 수 있다. 렌즈배럴(200)은 단면이 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 렌즈배럴(200)은 제1측부와 제2측부와, 제1측부의 반대편에 배치되는 제3측부와, 제2측부의 반대편에 배치되는 제4측부를 포함할 수 있다. 렌즈배럴(200)은 제1측부와 제2측부 사이에 배치되는 제1코너부와, 제2측부와 제3측부 사이에 배치되는 제2코너부와, 제3측부와 제4측부 사이에 배치되는 제3코너부와, 제4측부와 제1측부 사이에 배치되는 제4코너부를 포함할 수 있다. 이상에서는 렌즈배럴(200)이 육면체 형상인 것을 전제로 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니며 렌즈배럴(200)은 원통형상 등으로 형성될 수 있다.
렌즈배럴(200)에는 구동부(300)가 배치될 수 있다. 렌즈배럴(200)의 제1측부에는 구동부(300)가 배치될 수 있다. 렌즈배럴(200)의 제1측부에는 제2부재(330)가 배치될 수 있다. 렌즈배럴(200)의 제1측부에는 제1연결부재(332)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2부재(330)는 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치되지 않을 수 있다. 렌즈배럴(200)의 제1측부에는 제4부재(360)가 배치될 수 있다. 제2부재(330) 및 제4부재(360) 중 적어도 하나의 이동에 의해 렌즈배럴(200)은 광축 방향으로 이동될 수 있다. 렌즈배럴(200)은 압전소자(310)에 전압이 인가될 경우 렌즈의 광축 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 구동부(300)를 포함할 수 있다. 구동부(300)는 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 구동부(300)는 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치될 수 있다. 구동부(300)는 하우징(100)의 제1측판(121)에 배치될 수 있다. 구동부(300)는 렌즈배럴(200)의 제1측부와 하우징(100)의 제1측판(121) 사이에 배치될 수 있다.
구동부(300)는 압전소자(310)를 포함할 수 있다. 압전소자(310) 는 피에조(piezo)일 수 있다. 압전소자(310)는 렌즈배럴(200)을 광축 방향으로 이동시키는 동력을 발생시킬 수 있다. 압전소자(310)는 전압이 인가될 경우 압전소자(310)의 길이 방향으로 신축될 수 있다. 압전소자(310)는 전압이 인가될 경우 광축에 수직인 방향으로 신축될 수 있다. 압전소자(310)가 광축에 수직인 제1방향으로 신장하도록 전압이 인가되면, 압전소자(310)는 제1방향으로 신장되어 제1부재(320)의 일단을 가압할 수 있다. 압전소자(310)가 광축에 수직이고 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로 축소하도록 전압이 인가되면, 압전소자(310)는 원래의 상태대로 길이가 짧아질 수 있다. 이때, 제1부재(320)도 원래의 위치로 돌아올 수 있다.
구동부(300)는 제1부재(320)를 포함할 수 있다. 제1부재(320)은 압전소자(310)에 배치될 수 있다. 제1부재(320)는 압전소자(310)로부터 발생될 동력을 전달하기 위한 부재일 수 있다. 제1부재(320)는 압전소자(310)의 하부에 배치될 수 있다. 제1부재(320)는 제2부재(320)와 결합될 수 있다. 제1부재(320)의 일단은 압전소자(310)에 배치되고 타단은 제2부재(320)와 결합될 수 있다. 제1부재(310)는 제2부재(320)와 힌지 결합될 수 있다. 제1부재(310)의 타단에는 제1힌지부(340)가 배치될 수 있다.
제1부재(320)는 제1부재(320)의 길이 방향으로 제1길이(L1)을 가질 수 있다. 제1부재(320)이 제1길이(L1)는 제2부재(330)의 길이 방향의 제2길이(L2)보다 짧을 수 있다. 제1부재(320)의 제1길이(L1)와 제2부재(330)의 제2길이(L2) 사이의 비율은 1대 2, 1대 3, 및 1대 4 중 어느 하나일 수 있다. 즉, 제1길이(L1)이 1mm일 경우 제2길이(L2)는 2mm일 수 있다. 제1길이(L1)이 1mm일 경우 제2길이(L2)는 3mm일 수 있다. 제1길이(L1)이 1mm일 경우 제2길이(L2)는 4mm일 수 있다. 이때, 렌즈배럴(200)의 광축 방향으로의 이동 거리는 제1부재(320)의 제1길이(L1)와 제2부재(330)의 제2길이(L2) 사이의 비율에 의해 결정될 수 있다. 렌즈배럴(200)을 이동시키기 위한 구동 에너지는 1부재(320)의 제1길이(L1)와 제2부재(330)의 제2길이(L2) 사이의 비율에 반비례할 수 있다. 즉, 제1부재(320)의 제1길이(L1)에 대하여 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 길어질수록 렌즈배럴(200)을 이동시키기 위한 구동 에너지는 작아질 수 있다.
구동부(300)는 제2부재(330)를 포함할 수 있다. 제2부재(330)는 압전소자(310)로부터 발생될 동력을 전달하기 위한 부재일 수 있다. 제2부재(330)는 제1부재(320)와 결합될 수 있다. 제2부재(330)는 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 제2부재(330)의 일단은 제1부재(320)와 결합되고 타단은 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치될 수 있다. 제2부재(330)의 일단은 제1부재(320)와 결합되고 타단은 제1연결부재(332)와 결합될 수 있다. 이 경우, 제2부재(330)은 렌즈배럴(200)이 제1측부에 배치되지 않을 수 있다. 제2부재(330)는 제1부재(320)와 힌지 결합될 수 있다. 제2부재(330)의 일단에는 제1힌지부(340)가 배치될 수 있다. 제2부재(330)는 제1부재(320)에 대하여 제1힌지부(340)을 중심으로 회전될 수 있다. 압전소자(310)가 제1방향으로 신장되어 제1부재(320)을 가압할 경우, 제2부재(330)은 제1힌지부(340)을 중심으로 회전될 수 있다. 이 경우, 제1부재(320)의 타단과 제2부재(330)의 일단은 광축 방향으로 이동되고, 렌즈배럴(200)은 제1부재(320) 및 제2부재(330)와 함께 대응되는 변위만큼 광축 방향으로 이동될 수 있다.
구동부(300)는 제1연결부재(332)를 포함할 수 있다. 제1연결부재(332)는 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 제1연결부재(332)는 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치될 수 있다. 제1연결부재(332)의 일단은 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치되고 타단은 제2부재(330)와 결합될 수 있다. 제1연결부재(332)는 렌즈배럴(200)과 제2부재(330) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1연결부재(332)는 제2부재(330)로부터 전달되는 압전소자(310)의 동력을 전달받아 렌즈배럴(200)을 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.
제2부재(330)은 복수의 제2부재(330)을 포함할 수 있다. 렌즈배럴(200)의 광축 방향으로의 이동 거리는 제2부재(330)의 수량에 의해 결정될 수 있다. 제2부재(330)의 수가 늘어날수록 렌즈배럴(200)의 광축 방향으로의 이동 거리는 증가될 수 있다. 이 경우, 롱 스트로크(long strok)를 구현할 수 있다. 구체적으로, 6mm이상의 스트로트 거리를 확보할 수 있다. 예를 들어, 6mm이상의 스트로트 거리를 확보하기 위해서는, 제1부재(320)의 제1길이(L1)이 1mm이고 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 3mm인 구조에서는 제2부재(330)는 4개가 필요할 수 있다. 또한, 1부재(320)의 제1길이(L1)이 1mm이고 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 4mm인 구조에서는 제2부재(330)는 3개가 필요할 수 있다. 다만 이에 제한되지는 않으며, 주밍(Zooming)에 필요한 스크로트 거리에 따라 제1부재(320)의 제1길이(L1), 제2부재(330)의 제2길이(L2) 및 제2부제(330)의 수량이 결정될 수 있다.
제1부재(320)와 제2부재(330)는 서로 지그재그 형태로 배치될 수 있다. 제1부재(320)와 제2부재(330)은 제1힌지부(340)를 받침점으로 하여 지렛대의 원리로 움직일 수 있다. 이를 통해, 적은 힘으로 롱 스크로크를 구형할 수 있다. 또한, 제1부재(320)와 제2부재(330)는 서로 지그재그로 배치됨에 따라 롱 스크로크를 구현함과 동시에 렌즈 구동 장치의 광축 방향으로의 높이를 최소화할 수 있다. 제1부재(320)와 제2부재(330)가 형성하는 제1각도(θ1)는 압전소자(310)에 전압이 인가될 경우 가변될 수 있다. 압전소자(310)에 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 제1부재(320)와 제2부재(330)가 형성하는 제1각도(θ1)는 압전소자(310)에 압전소자(310)가 제1방향으로 신장되도록 전압이 인가될 경우 제1부재(320)와 제2부재(330)가 형성하는 제2각도(θ3)보다 작을 수 있다.
구동부(300)는 제3부재(350)를 포함할 수 있다. 제3부재(350)는 제1부재(320)와 교차되도록 배치될 수 있다. 제3부재(350)은 제1부재(320)와 교차되는 부분에서 제1교차점을 포함할 수 있다. 제3부재(350)은 제1부재(320)와 제1교차점에서 제1부재(320)와 결합될 수 있다. 제3부재(350)는 제1부재(320)와 힌지 결합될 수 있다. 제3부재(350)는 제1교차점에서 제3힌지부(380)를 포함할 수 있다. 제3힌지부(380)은 하우징(100)의 제1측판(121)의 슬릿(123)에 배치될 수 있다. 제3힌지부(380)의 적어도 일부는 하우징(100)의 제1측판(121)의 슬릿(123) 내에 배치될 수 있다. 제3부재(350)은 제1부재(320)에 대하여 제3힌지부(380)를 중심으로 회전될 수 있다. 즉, 압전소자(310)에 의해 제1부재(320)이 눌려질 경우, 제3힌지부(380)은 하우징(100)의 상판(110)을 향하는 방향으로 이동될 수 있다. 제3부재(350)는 제1부재(320)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 제1부재(320)가 제1방향으로 움직일 경우, 제3부재(350)는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 움직일 수 있다. 제1부재(320)가 제2방향으로 움직일 경우, 제3부재(350)는 제1방향으로 움직일 수 있다. 이를 통해, 작은 동력으로도 렌즈 배럴(200)의 광축 방향으로 이동하는 속도를 증가시킬 수 있다.
제3부재(350)의 길이 방향으로의 제3길이는 제1부재(320)의 제1길이(L1)와 동일할 수 있다. 제3부재(350)는 제2부재(330)와 평행하게 배치될 수 있다. 제3부재(350)의 제3길이는 제2부재(330)의 제2길이(L2)보다 짧을 수 있다. 제3부재(350)의 제3길이는 제4부재(360)의 제4길이보다 짧을 수 있다. 제3부재(350)의 일단은 제4부재(360)와 결합될 수 있다. 제3부재(350)의 일단은 제4부재(360)와 힌지 결합될 수 있다. 이때, 제3부재(350)의 일단에는 제2힌지부(370)가 배치될 수 있다.
구동부(300)는 제4부재(360)를 포함할 수 있다. 제4부재(360)는 제2부재(330)와 교차되도록 배치될 수 있다. 제4부재(360)은 제2부재(330)와 교차되는 부분에서 제2교차점을 포함할 수 있다. 제4부재(360)은 제2교차점에서 제2부재(330)와 결합될 수 있다. 제4부재(360)는 제2부재(330)와 힌지 결합될 수 있다. 제4부재(360)는 제2교차점에서 제4힌지부(390)를 포함할 수 있다. 제4힌지부(390)은 하우징(100)의 제1측판(121)의 슬릿(123)에 배치될 수 있다. 제4힌지부(390)의 적어도 일부는 하우징(100)의 제1측판(121)의 슬릿(123) 내에 배치될 수 있다. 제4힌지부(390)은 제3힌지부(380)과 광축 방향으로 오버랩될 수 있다. 제4부재(360)은 제2부재(330)에 대하여 제4힌지부(390)를 중심으로 회전될 수 있다. 즉, 압전소자(310)에 의해 제1부재(320)이 눌려질 경우, 제4힌지부(390)은 하우징(100)의 상판(110)을 향하는 방향으로 이동될 수 있다. 제4부재(360)는 제2부재(330)의 이동 방향과 반대 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 제2부재(330)가 제1방향으로 움직일 경우, 제4부재(360)는 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 움직일 수 있다. 제2부재(330)가 제2방향으로 움직일 경우, 제4부재(360)는 제1방향으로 움직일 수 있다. 이를 통해, 작은 동력으로도 렌즈 배럴(200)의 광축 방향으로 이동하는 속도를 증가시킬 수 있다.
구동부(300)는 제4부재(360)를 포함할 수 있다. 제4부재(360)는 압전소자(310)로부터 발생될 동력을 전달하기 위한 부재일 수 있다. 제4부재(360)는 제3부재(350)와 결합될 수 있다. 제4부재(360)는 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 제4부재(360)의 일단은 제3부재(350)와 결합되고 타단은 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치될 수 있다. 제4부재(360)의 일단은 제3부재(350)와 결합되고 타단은 연결부재(362)와 결합될 수 있다. 이 경우, 제4부재(360)은 렌즈배럴(200)이 제1측부에 배치되지 않을 수 있다. 제4부재(360)는 제3부재(350)와 힌지 결합될 수 있다. 제4부재(360)의 일단에는 제2힌지부(370)가 배치될 수 있다. 제4부재(360)는 제1부재(320)에 대하여 제2힌지부(370)을 중심으로 회전될 수 있다. 압전소자(310)가 제1방향으로 신장되어 제1부재(320)을 가압할 경우, 제4부재(360)은 제2힌지부(370)을 중심으로 회전될 수 있다. 이 경우, 제4부재(360)의 일단은 광축 방향으로 이동되고, 렌즈배럴(200)은 제4부재(360)와 함께 대응되는 변위만큼 광축 방향으로 이동될 수 있다.
구동부(300)는 연결부재(362)를 포함할 수 있다. 제2연결부재(362)는 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 제2연결부재(362)는 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치될 수 있다. 제2연결부재(362)의 일단은 렌즈배럴(200)의 제1측부에 배치되고 타단은 제4부재(360)와 결합될 수 있다. 제2연결부재(362)는 렌즈배럴(200)과 제4부재(360) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2연결부재(362)는 제4부재(360)로부터 전달되는 압전소자(310)의 동력을 전달받아 렌즈배럴(200)을 광축 방향으로 이동시킬 수 있다.
제4부재(360)의 길이 방향으로의 제4길이는 제2부재(330)의 제2길이(L2)와 동일할 수 있다. 제4부재(360)는 제1부재(320)와 평행하게 배치될 수 있다. 제4부재(360)의 제4길이는 제1부재(320)의 제1길이(L1)보다 짧을 수 있다. 제4부재(360)의 제4길이는 제3부재(350)의 제3길이보다 짧을 수 있다. 제4부재(360)의 일단은 제3부재(350)와 결합될 수 있다. 제4부재(360)의 일단은 제3부재(350)와 힌지 결합될 수 있다. 이때, 제4부재(360)의 일단에는 제2힌지부(370)가 배치될 수 있다. 제1부재(320)와 제2부재(330)가 이동하는 경우, 제3힌지부(380)와 제4힌지부(390)는 슬릿(125)을 따라 광축 방향으로 이동될 수 있다.
본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 가이드부(400)를 포함할 수 있다. 가이드부(400)는 제1핀(410)을 포함할 수 있다. 제1핀(410)은 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 제1핀(410)은 제2핀(420)과 이격될 수 있다. 제1핀(410)은 제2핀(420)보다 구동부(300)에 가깝게 배치될 수 있다. 제1핀(410)은 렌즈배럴(200)의 광축 방향으로의 이동을 가이드할 수 있다. 제1핀(410)의 일단은 하우징(100)의 상판에 배치될 수 있다. 제1핀(410)의 타단은 하우징(100)의 하판에 배치될 수 있다. 제1핀(410)은 제2핀(420)과 평행하게 배치될 수 있다.
가이드부(400)는 제2핀(420)을 포함할 수 있다. 제2핀(420)은 렌즈배럴(200)에 배치될 수 있다. 제2핀(420)은 제1핀(410)과 이격될 수 있다. 제2핀(420)은 제1핀(410)보다 구동부(300)에 멀리 배치될 수 있다. 제2핀(420)은 렌즈배럴(200)의 광축 방향으로의 이동을 가이드할 수 있다. 제2핀(420)의 일단은 하우징(100)의 상판에 배치될 수 있다. 제2핀(420)의 타단은 하우징(100)의 하판에 배치될 수 있다. 제2핀(420)은 제1핀(410)과 평행하게 배치될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 제2부재의 제2길이에 따른 렌즈배럴의 광축 방향으로의 이동 거리를 나타낸 그래프이다. x축은 제2부재(330)의 개수를 의미하고, y축은 렌즈배럴(200)의 광축 방향으로의 이동 거리(mm)를 의미하고, (a)는 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 2mm일 때의 선형 그래프이고, (b)는 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 3mm일 때의 선형 그래프이고, (c)는 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 4mm일 때의 선형 그래프를 나타낸다.
광축 방향 이동거리(mm)
제2길이(L2)(mm) 2 3 4
제2부재의
수량		 1 1.67 2.22 2.78
2 2.78 3.89 5
3 3.89 5.56 7.22
4 5 7.22 9.45
5 6.11 8.89 11.67
도 3 및 표 1을 참고하면, 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 2mm일 때에는 제2부개(330)가 5개 이상일 경우 6mm의 롱 스트로크의 구현이 가능함을 알 수 있다. 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 3mm일 때에는 제2부개(330)가 4개 이상일 경우 6mm의 롱 스트로크의 구현이 가능함을 알 수 있다. 제2부재(330)의 제2길이(L2)가 4mm일 때에는 제2부개(330)가 3개 이상일 경우 6mm의 롱 스트로크의 구현이 가능함을 알 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 4은 본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치와 센서부(500)를 제외하고는 동일한 구성을 가지는 것으로 해석할 수 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 센서부(500)를 포함할 수 있다. 센서부(500)는 cap센서를 포함할 수 있다. 센서부(500)는 제1부재(320)의 움직임을 감지할 수 있다. 이를 통해, 센서부(500)는 렌즈 배럴(200)의 광축 방향으로의 이동 거리를 제어할 수 있다.
센서부(500)는 전극(510)을 포함할 수 있다. 전극(510)은 압전소자(310)의 하부에 배치될 수 있다. 전극(510)은 제1부재(320)의 일단에 배치될 수 있다. 전극(510)은 압전소자(310)와 제1부재(320) 사이에 배치될 수 있다. 전극(510)은 센서(520)와 이격될 수 있다.
센서부(500)는 센서(520)를 포함할 수 있다. 센서(520)는 전극(510)과 이격될 수 있다. 센서(520)는 전극(510)과 광축에 수직인 방향으로 오버랩될 수 있다. 센서(520)는 하우징(100)의 제1측판(121)에 배치될 수 있다. 센서(520)는 하우징(100)의 제1측판(121)상에 전극(510)과 광축에 수직인 방향으로 오버랩는 위치에 배치될 수 있다.
센서부(500)의 센서값(C, cap값)은 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축에 수직인 방향으로의 이격 거리에 의해 변경될 수 있다. 센서부(500)의 센서값(C)은 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축에 수직인 방향으로의 이격 거리에 반비례할 수 있다. 센서부(500)의 센서값(C)은 전극(510)의 면적에 비례할 수 있다. 센서부(500)의 센서값(C)은 아래의 [조건식]에 의해 결정될 수 있다.
[조건식]
Figure pat00001
여기에서, A는 전극(510)의 면적을 의미하고, d는 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축에 수직인 방향으로의 이격 거리를 의미하고,
Figure pat00002
이고,
Figure pat00003
이다.
센서부(500)는 압전소자(310)에 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서의 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축에 수직인 방향으로의 제1이격 거리(d1)를 가질 수 있다. 센서부(500)는 압전소자(310)에 광축에 수직인 제1방향으로 신장하도록 전압이 인가되는 경우 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축에 수직인 방향으로의 제2이격 거리(d2)를 가질 수 있다. 제1이격 거리(d1)은 제2이격 거리(d2)보다 클 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 구성을 도면을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치의 개략도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 제1실시예에 따른 렌즈 구동 장치와 센서부(500)를 제외하고는 동일한 구성을 가지는 것으로 해석할 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 렌즈 구동 장치는 센서부(500)를 포함할 수 있다. 센서부(500)는 cap센서를 포함할 수 있다. 센서부(500)는 제1부재(320)의 움직임을 감지할 수 있다. 이를 통해, 센서부(500)는 렌즈 배럴(200)의 광축 방향으로의 이동 거리를 제어할 수 있다.
센서부(500)는 전극(510)과 센서(520)를 포함할 수 있다. 전극(510)은 제1부재(320) 및 제2부재(330) 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 센서(520)는 제1부재(320) 및 제2부재(330) 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 전극(510)이 제1부재(320)에 배치될 경우, 센서(520)는 제2부재(330)에 배치되고, 전극이(510)이 제2부재(330)에 배치될 경우 센서(520)는 제1부재(320)에 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 전극(510)과 센서(520)는 복수의 제2부재(330)에서 서로 이격되게 배치될 수 있다. 이하에서는, 제1부재(320)에 전극(510)이 배치되고 제2부재(330)에 센서(520)가 배치되는 것을 전제로 설명한다.
센서(520)는 전극(510)과 이격될 수 있다. 센서(520)는 전극(510)과 광축 방향으로 오버랩될 수 있다. 센서(520)의 적어도 일부는 전극(510)과 광축 방향으로 오버랩될 수 있다. 센서(520)는 제2부재(330) 상에 전극(510)과 광축 방향으로 오버랩는 위치에 배치될 수 있다.
센서부(500)의 센서값(C, cap값)은 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축에 방향으로의 이격 거리에 의해 변경될 수 있다. 센서부(500)의 센서값(C)은 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축 방향으로의 이격 거리에 반비례할 수 있다. 센서부(500)의 센서값(C)은 전극(510)과 센서(520)의 광축 방향으로 오버랩되는 면적에 비례할 수 있다.
센서부(500)는 압전소자(310)에 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서의 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축 방향으로의 제3이격 거리(d3)를 가질 수 있다. 센서부(500)는 압전소자(310)에 광축에 수직인 제1방향으로 신장하도록 전압이 인가되는 경우 센서(520)와 전극(510) 사이의 광축 방향으로의 제4이격 거리(d4)를 가질 수 있다. 제4이격 거리(d4)는 제3이격 거리(d3)보다 클 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 하우징 110: 상판
120: 측판 200: 렌즈배럴
300: 구동부 310: 압전소자
320: 제1부재 330: 제2부재
332: 제1연결부재 340: 제1힌지부
350: 제3부재 360: 제4부재
362: 제2연결부재 370: 제2힌지부
380: 제3힌지부 390: 제4힌지부
400: 가이드부 410: 제1핀
420: 제2핀 500: 센서부
510: 전극 520: 센서

Claims (14)

  1. 렌즈배럴;
    상기 렌즈배럴 내에 배치되는 렌즈; 및
    상기 렌즈배럴에 배치되는 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는 전압이 인가될 경우 상기 렌즈의 광축 방향에 수직인 방향으로 신축되는 압전소자와, 상기 압전소자에 배치되는 제1부재와, 상기 제1부재와 결합되고 상기 렌즈배럴에 배치되는 제2부재를 포함하고,
    상기 렌즈배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 상기 렌즈의 광축 방향으로 이동되고,
    상기 제1부재의 길이 방향의 제1길이는 상기 제2부재의 길이 방향의 제2길이보다 짧은 렌즈 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재가 형성하는 제1각도는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 가변되는 렌즈 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자에 상기 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 상기 제1부재와 상기 제2부재가 형성하는 제1각도는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가될 경우 상기 제1부재와 상기 제2부재가 형성하는 제2각도보다 작은 렌즈 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재와 상기 제2부재는 힌지 결합되는 카메라 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈배럴의 상기 광축 방향으로의 이동 거리는 상기 제1부재의 제1길이와 상기 제2부재의 상기 제2길이 사이의 비율에 의해 결정되는 렌즈 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈배럴의 상기 광축 방향으로의 이동 거리는 상기 제2부재의 수량에 의해 결정되는 렌즈 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈배럴의 외측에 배치되는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징은 상판과, 상기 상판으로부터 연장되는 측판을 포함하고,
    상기 하우징의 상기 측판은 제1측판과, 제2측판과, 상기 제1측판의 반대편에 배치되는 제3측판과, 상기 제2측판의 반대편에 배치되는 제4측판을 포함하고,
    상기 구동부는 상기 하우징의 상기 제1측판에 배치되는 렌즈 구동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1부재와 교차되도록 배치되는 제3부재와, 상기 제3부재와 결합되고 상기 제2부재와 교차되도록 배치되는 제4부재를 포함하고,
    상기 하우징의 상기 제1측판은 상기 광축 방향으로 연장되는 슬릿을 포함하고,
    상기 제1부재와 상기 제3부재 사이의 제1교차점과 상기 제2부재와 상기 제4부재 사이의 제2교차점은 각각 상기 하우징의 상기 제1측판의 상기 슬릿에 배치되는 렌즈 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈배럴에 배치되는 제1핀과, 상기 렌즈배럴에 배치되고 상기 제1핀과 이격되는 제2핀을 포함하고,
    상기 제1핀과 상기 제2핀은 상기 렌즈배럴의 상기 광축 방향으로의 이동을 가이드하는 렌즈 구동 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자의 하부와 상기 제1부재 사이에 배치되는 전극과, 상기 전극과 이격되는 센서를 포함하는 렌즈 구동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전극와 상기 센서 사이의 상기 광축 방향에 수직인 방향으로의 이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 제1이격 거리를 포함하고,
    상기 제1이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향에 수직인 방향으로 상기 제1이격 거리보다 작은 제2이격 거리로 변화되고,
    상기 렌즈 배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향으로 상기 압전소자로부터 멀어지는 렌즈 구동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1부재에 배치되는 전극과, 상기 제2부재에 배치되고 상기 전극과 상기 광축 방향으로 오버랩되는 센서를 포함하는 렌즈 구동 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 전극와 상기 센서 사이의 상기 광축 방향으로의 이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되지 않은 초기 상태에서 제3이격 거리를 포함하고,
    상기 제3이격 거리는 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향으로 상기 제3이격 거리보다 큰 제4이격 거리로 변화되고,
    상기 렌즈 배럴은 상기 압전소자에 상기 전압이 인가되는 경우 상기 광축 방향으로 상기 압전소자로부터 멀어지는 렌즈 구동 장치.
  14. 제1항의 렌즈 구동 장치를 포함하는 카메라 모듈.
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